算法分析
光伏电池及其MPPT控制算法的仿真研究
张剑
(重庆水利电力职业技术学院重庆402160)
数事投每成用
摘要：本文主要研究光伏电池及其MPPT控制的仿真技术。根据干涉原理观繁的Matlab仿真模型，并以此作为选择干扰现测MPPT控制方法。对仿真结累翻译的MPPT算法和不加翻译的结果进行比较，发现MPPT算法可以提高光伏电池的输出功单。通过构建实验平台、完善MPPT电池充电方式应用实验结果和数据证明算法的正确性。
关键词：控制系统光伏电池数值模拟系统设计
中图分类号:TM615
文献标识码:A
光伏太阳能吸收半导体PN结吸收太阳能后产生光伏效应。太阳能电池本身是由多元化的PN结半导体组成，光伏电池表面光照时，吸收光子的PN结产生不稳定的电子空穴对，这些载流子分别积累到PN结两侧，当接上负载后，使有电流输出，当环境温度维持25 C恒温时，光强减弱，整个太阳能电池输出特性曲线和最大功率点都与光强度成正比，短路电流变化大，开路电压几乎没有变化，充分说明了光强度的变化对短路电流的影响相对较大。当光强度维持 21000W/m，环境温度增加，太阳能电池输出电压和最大功率点与温度成反比关系，开路电压变化很大，相应的短路电流儿乎不变，略
有增加，说明温度变化对开路电压的影响很大。 1理论模型
s
pt
10 Ad
Rs
太阳能电池可以被视为一种恒流源和二极管并联的电路，通常用图1所示的等效电，路模型表示。太阳辐射
RL
度和太阳能电池面积越大，效果就越好。ID 是暗电流，指没有光照
图1光伏电池的等效电路图
+0 800 wn +1005m
Volage / V
图2在不同光照强度下的光伏
输出特性曲线
14
Im1
mangedo Im2
Im3
Temperature = 25 ℃
的情况下，给PN结外加反偏电压(N区接正， P区接负)，此时会有反向的电流产生，这就是所谓的暗电流。当接上负载后，将产生负载电流IL，UD相当于二极管两端电压，Uoc相当于等效电路开路电压。易Rs是光伏电池的等效电阻，一般小于10，此外光伏电池薄层漏电流和体漏电流也会产生一些损失，这些损失由等效电阻Rsh表示，通常几千欧姆。
10W/m*2仿真结果 800W/m号
图2所示的仿真
000W/m*结果，验证了模型的正
en mgA /alnrou ndmo
图3光伏电池的输出特性曲线
收移日期：2015-0207
确性并为以下进行的最大功率跟踪系统奠定了基础。在独立运行
文章编号：1007-9416(2015)02-0144-0)
的光伏发电系统中，蓄电池储能系统是至关重要的。当光伏系统受到季节变化，夜昼光，温度变化和其他因素变化影响时，太阳能电池板的输出具有随机性和不稳定性。当光强度足够多余的能量就被蓄电池存储起来以备不时之需，当光线不足时，蓄电池储能系统可以补充太阳能电池板少产生的能量，如果是连续阴雨连绵的天气，蓄电池是唯一的电力供应。太阳能随机性和不稳定性相对较大，光伏系统蓄电池充放电随机性和不稳定性相对较大，从面导致充电电压和充电电流变化大，当太阳强时充电电压和电流相应变大太阳弱时充电电压和电流相应变小，这对蓄电池系统容量和可变性提出了更高的要求。
3MPPT控制算法
根据前面的分析了解了光伏电池的输出特性。当温度和光的强度但定不变时，光伏电池最大功率点对应的输出电压变化很小，几乎在同一直线。可以近似认为在这些条件下的最大输出功率所对应的输出电压是恒定的。这个方法很简单，只用一个参数来控制，但当湿度变化时，这种方法不再适用，如果继续使用这种控制方法，它将偏离真正的最大功率点，造成功率损耗。如图3所示，测量输出电压和功率时，采用电压扰动观察输出，如果此时输出功率大于前面的，说明工作在这个时间点的功率受到于扰后在间靠近最大功率点的方向变化，这时可以继续增加积极干扰以使工作点接近最大功率点。如果这一时刻的输出功率小于之前的，此时工作点再远离最大功率点，应该增加相反的电压扰动，以使工作点接近最大功率点。重复循环这个过程，直到输出功率变化稳定的在一个很小的范围内，此时我们可以认为找到了最大功率点，自光伏MPPT控制电池的扰动电压，使输出电压增加，工作周期应该或少，最初的干扰是消极的，采取△D=0.01。前后获得的功率和电压差为△P.△U，当△P× △U>0,说明这种情况下的最大功率点在操作点右边，继续增加电压，保持正向干扰，工作周期D-D+△D后，工作点接近最大功率点；当△P×△U<0,表明此时最大功率点在操作点左边，光伏面板的输出电压需要减少，它向干扰方向相反的方向发展，D=D-△D后，接近最大功率点。然后工作周期值可以通过调制信号PWM的脉冲占空比变化获得。为了使系统响应更快，首先设置初始启动工作周期
为0.78，恒压开始，让系统快速定位在最大功率点附近， 4结语
通过对仿真结果和MPPT算法结果进行比较，发现MPPT算法可以有效提高光伏电池的输出功率，基于传统fxed一step干扰观察研究可变步长算法和校正算法，通过优化算法对仿真结果进行分析，我们发现改善干扰观测动态响应和稳态精度更有优势，然后通过比较实验结果在不同的光强度，证明该系统可以更好的设计最大功率跟踪。
作者简介：张剑(1979一),男，汉族，四川什部人,本科，工学学士，讲师，主要研究方向清洁能源开发和利用。 44